JP2009233656A - Method for regenerating titanosilicate catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触媒能の低下したチタノシリケート触媒の再生方法に関するものである。 The present invention relates to a method for regenerating a titanosilicate catalyst having reduced catalytic ability.
チタノシリケートは、従来からプロピレン、酸素および水素からのプロピレンオキサイド合成反応において触媒として使用できることが知られており、使用したチタノシリケート触媒の再生方法として、プロピレン、酸素および水素からのプロピレンオキサイド合成反応に使用したパラジウム担持TS-1触媒(Pd/TS-1)を水或いはアルコール或いは水/アルコール混合溶媒に接触させて再生する方法が提案されており、水/アルコール混合溶媒を用いて60-150℃で賦活する方法が例示されている(特許文献1参照)。
アルコール単独或いは水/アルコール混合溶媒で再生する方法を、例えばアセトニトリル溶媒中、Ti-MWW触媒を用いるプロピレンオキサイド合成反応において適用する場合のように、反応においてメタノール以外の溶媒を用いる反応系へ適用すると、反応系へのメタノール添加により活性が低下することが知られている(例えば非特許文献1)。
アルコールとしてメタノールを使用した場合、メタノールはプロピレンオキサイドと容易に反応してメトキシプロパノールを生成することから、アルコールの使用はアルコキシプロパノールの副生の恐れもあり、工業的には必ずしも望ましくない。
プロピレンのエポキシ化反応に使用したチタノシリケート触媒の再生方法として、例えば、過酸化水素によるプロピレンのエポキシ化反応に使用したTS-1を窒素ガス存在下385℃で処理する方法が報告されている(特許文献2参照)。しかし高温で焼成を行う方法は、特殊な装置が必要であり、触媒を取り出し乾燥する工程等が必要であることから、工業的には望ましくない。さらに、実際にこの方法で処理したチタノシリケート触媒を用いて、過酸化水素の代わりに酸素および水素を用いてプロピレンのエポキシ化反応を行うと、プロピレングリコールが多く副生するという新たな問題が発生することが分かった。
It is known that titanosilicate can be used as a catalyst in a propylene oxide synthesis reaction from propylene, oxygen and hydrogen, and as a method for regenerating the titanosilicate catalyst used, propylene oxide synthesis from propylene, oxygen and hydrogen is known. A method for regenerating the palladium-supported TS-1 catalyst (Pd / TS-1) used in the reaction by contacting it with water or alcohol or a water / alcohol mixed solvent has been proposed. A method of activation at 150 ° C. is exemplified (see Patent Document 1).
When the method of regenerating with alcohol alone or water / alcohol mixed solvent is applied to a reaction system using a solvent other than methanol in the reaction, for example, in the case of applying in a propylene oxide synthesis reaction using a Ti-MWW catalyst in acetonitrile solvent. It is known that the activity is reduced by adding methanol to the reaction system (for example, Non-Patent Document 1).
When methanol is used as the alcohol, methanol easily reacts with propylene oxide to produce methoxypropanol. Therefore, the use of alcohol may be a by-product of alkoxypropanol and is not always desirable industrially.
As a method for regenerating the titanosilicate catalyst used in the epoxidation reaction of propylene, for example, a method of treating TS-1 used in the epoxidation reaction of propylene with hydrogen peroxide at 385 ° C. in the presence of nitrogen gas has been reported. (See Patent Document 2). However, the method of firing at a high temperature is not industrially desirable because it requires a special device and requires a step of taking out the catalyst and drying it. Furthermore, when the epoxidation reaction of propylene is carried out using oxygen and hydrogen instead of hydrogen peroxide using the titanosilicate catalyst actually treated by this method, there is a new problem that a large amount of propylene glycol is by-produced. It was found to occur.
本発明は、触媒能の低下したチタノシリケート触媒の触媒活性の再生が容易であり、再生に利用した溶媒等が触媒反応に影響を及ぼさず、チタノシリケート触媒の再生に適した方法に関するものである。 The present invention relates to a method suitable for regeneration of a titanosilicate catalyst, in which the catalytic activity of a titanosilicate catalyst having reduced catalytic ability is easily regenerated, and the solvent used for regeneration does not affect the catalytic reaction. It is.
すなわち、本発明は、触媒能が低下したチタノシリケート触媒をニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物と、25℃から200℃の温度で接触させることを特徴とするチタノシリケート触媒の再生方法(以下、本発明の再生方法と記す。)、および本発明の方法により再生したチタノシリケート触媒および貴金属触媒の存在下、アセトニトリルもしくはアセトニトリルと水の混合溶媒からなる液相中、プロピレン、酸素および水素を反応させることを特徴とするプロピレンオキサイドの製造方法(以下、本発明のプロピレンオキサイドの製造方法と記す。)に関するものである。 That is, the present invention provides a method for regenerating a titanosilicate catalyst comprising contacting a titanosilicate catalyst having reduced catalytic ability with a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound at a temperature of 25 ° C. to 200 ° C. Hereinafter, it is referred to as a regeneration method of the present invention.), And propylene, oxygen and hydrogen in a liquid phase comprising acetonitrile or a mixed solvent of acetonitrile and water in the presence of a titanosilicate catalyst and a noble metal catalyst regenerated by the method of the present invention. Is a method for producing propylene oxide (hereinafter referred to as the method for producing propylene oxide of the present invention).
本発明によれば、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を使用することにより、反応に使用され、触媒能が低下したチタノシリケート触媒を容易に再生することができる。また本発明の方法により再生したチタノシリケート触媒を用いるプロピレンオキサイドの製造反応では、プロピレングリコールの副生が少なくなるといった利点も有している。チタノシリケート触媒を用いる反応においてアセトニトリルを含む溶媒を使用する場合は、溶媒の混入の恐れが無く工業的な製法として有利である。 According to the present invention, by using a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound, it is possible to easily regenerate a titanosilicate catalyst used in the reaction and having reduced catalytic ability. Further, in the production reaction of propylene oxide using the titanosilicate catalyst regenerated by the method of the present invention, there is an advantage that a by-product of propylene glycol is reduced. When a solvent containing acetonitrile is used in the reaction using a titanosilicate catalyst, there is no fear of mixing of the solvent, which is advantageous as an industrial production method.
本発明のチタノシリケート触媒の再生方法は、典型的には、貴金属触媒の存在下、アセトニトリルもしくはアセトニトリルと水の混合溶媒からなる液相中、プロピレン、酸素および水素を反応させることを特徴とするプロピレンオキサイドの製造方法において触媒として使用され触媒能の低下したチタノシリケートの再生に好適であり、通常、触媒能が低下したものを反応系から分離して再生方法により処理される。 The method for regenerating a titanosilicate catalyst of the present invention is typically characterized by reacting propylene, oxygen and hydrogen in a liquid phase consisting of acetonitrile or a mixed solvent of acetonitrile and water in the presence of a noble metal catalyst. It is suitable for the regeneration of titanosilicate having a reduced catalytic ability used as a catalyst in the method for producing propylene oxide. Usually, the reduced catalytic ability is separated from the reaction system and treated by the regeneration method.
まずプロピレンオキサイドの製造方法において触媒として使用されるチタノシリケートについて説明する。多孔質シリケート(SiO2)のSiの一部がTiに置き換わったものの総称である。チタノシリケートのTiはSiO2骨格内に入っており、TiがSiO2骨格内に入っていることは、紫外可視吸収スペクトルで210 nm〜230 nmにピークを持つことにより容易に確認できる。また、TiO2のTiは通常6配位であるが、チタノシリケートのTiは4配位であるため、チタンK殻XAFS分析等で配位数を測定することにより容易に確認できる。 First, titanosilicate used as a catalyst in the method for producing propylene oxide will be described. This is a generic term for a part of Si in porous silicate (SiO 2 ) replaced by Ti. Ti of titanosilicate is entered SiO 2 in the backbone, that Ti is in the SiO 2 in the skeleton can be easily confirmed by a peak in the 210 nm~230 nm in ultraviolet-visible absorption spectrum. In addition, Ti in TiO 2 is usually 6-coordinated, but Ti in titanosilicate is 4-coordinated, so it can be easily confirmed by measuring the coordination number by titanium K-shell XAFS analysis or the like.
チタノシリケートとしては、具体的には、IZA(国際ゼオライト学会)の構造コードで、MFI構造を有するTS-1、MEL構造を有するTS-2、MTW構造を有するTi-ZSM-12 (例えば、Zeolites 15, 236-242, (1995)に記載されたもの)、BEA構造を有するTi-Beta (例えば、Journal of Catalysis 199, 41-47, (2001)に記載されたもの)、MWW構造を有するTi-MWW (例えば、Chemistry Letters 774-775,(2000)に記載されたもの)、DON構造を有するTi-UTD-1 (例えば、Zeolites 15, 519-525, (1995)に記載されたもの)等の結晶性チタノシリケートが例示される。またこの他に、層状チタノシリケートとしては、Ti-MWW前駆体(例えば、公開特許公報2003-32745号に記載されたもの)やTi-YNU-1(例えば、Angewandte Chemie International Edition 43, 236-240, (2004)に記載されたもの)等が例示される。 Specifically, as titanosilicate, TS-1 having MFI structure, TS-2 having MEL structure, Ti-ZSM-12 having MTW structure (for example, IZA (International Zeolite Society) structure code) Zeolites 15, 236-242, (1995)), Ti-Beta having a BEA structure (e.g., described in Journal of Catalysis 199, 41-47, (2001)), having MWW structure Ti-MWW (for example, described in Chemistry Letters 774-775, (2000)), Ti-UTD-1 having a DON structure (for example, described in Zeolites 15, 519-525, (1995)) And crystalline titanosilicates such as In addition, as the layered titanosilicate, Ti-MWW precursors (for example, those described in Published Patent Publication No. 2003-32745) and Ti-YNU-1 (for example, Angewandte Chemie International Edition 43, 236- 240, (2004)).
これらのチタノシリケートのうち、プロピレンオキサイドの生産性からみると酸素12員環以上の細孔を有する結晶性チタノシリケートあるいは層状チタノシリケートが、好ましい。酸素12員環以上の細孔を有する結晶性チタノシリケートとしては、Ti-ZSM-12、Ti-Beta、Ti-MWW、Ti-UTD-1があげられる。酸素12員環以上の細孔を有する層状チタノシリケートとしては、Ti-MWW前駆体、Ti-YNU-1があげられる。より好ましいチタノシリケートとしては、Ti-MWW、Ti-MWW前駆体があげられる。 Of these titanosilicates, crystalline titanosilicate or layered titanosilicate having pores with 12 or more oxygen rings is preferable from the viewpoint of productivity of propylene oxide. Examples of the crystalline titanosilicate having pores with 12 or more oxygen rings include Ti-ZSM-12, Ti-Beta, Ti-MWW, and Ti-UTD-1. Examples of the layered titanosilicate having pores having 12 or more oxygen rings include Ti-MWW precursor and Ti-YNU-1. More preferred titanosilicates include Ti-MWW and Ti-MWW precursors.
Ti-MWW前駆体は、ホウ素化合物、チタン化合物、ケイ素化合物と構造規定剤から直接水熱合成した層状化合物(as-synthesizedサンプルとも称される)を還流条件下、強酸水溶液と接触させ、構造規定剤を除き、ケイ素と窒素のモル比(Si/N比)を21以上に調整して合成される方法が一般的である(例えば、特開2005-262164号公報を参照)。一方、キャタリシスツデー(Catalysis Today) 117 (2006) 199-205 には、Ti-MWW、ピペリジンおよび水を混合して得られる化合物を水熱処理後、水洗して、13.5%−14.2Wt%の窒素を含むTi-MWW前駆体が得られることが開示されている。このTi-MWW前駆体は、同文献記載のCHN元素分析結果、Si/Ti比、Si/B比から、そのSi/N比は、8.5−8.6と計算され、従来知られているTi-MWW前駆体に比べて窒素含量が高いものであるが、好ましいチタノシリケート(Ti-MWW前駆体)として使用できる。またTi-MWWは、上記の通り得られたTi-MWW前駆体を、焼成により結晶化して得ることが出来る。チタノシリケートとしては、例えば、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン等のシリル化剤を用いてシリル化したものも含む。シリル化することで、さらに活性あるいは選択性を高くすることができるため、シリル化したチタノシリケートも好ましいチタノシリケート(例えば、シリル化したTi-MWW等)である。 Ti-MWW precursor is a layer-defined compound that is hydrothermally synthesized directly from boron compound, titanium compound, silicon compound and structure directing agent (also called as-synthesized sample) under reflux condition with strong acid aqueous solution. In general, the synthesis is performed by adjusting the molar ratio of silicon and nitrogen (Si / N ratio) to 21 or more, excluding the agent (see, for example, JP-A-2005-262164). On the other hand, in Catalysis Today 117 (2006) 199-205, a compound obtained by mixing Ti-MWW, piperidine and water is hydrothermally treated and washed with water to obtain 13.5% -14.2 Wt% nitrogen. It is disclosed that a Ti-MWW precursor containing can be obtained. This Ti-MWW precursor was calculated from the results of CHN elemental analysis, Si / Ti ratio, and Si / B ratio described in the same document, and the Si / N ratio was calculated as 8.5-8.6. Although it has a higher nitrogen content than the precursor, it can be used as a preferred titanosilicate (Ti-MWW precursor). Ti-MWW can be obtained by crystallization of the Ti-MWW precursor obtained as described above by firing. Examples of titanosilicates include those silylated with a silylating agent such as 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane. Silylated titanosilicate is also a preferred titanosilicate (for example, silylated Ti-MWW) because the activity or selectivity can be further increased by silylation.
本発明の方法は、かかるチタノシリケートを反応に使用して生ずる触媒能の低下したチタノシリケート(以下、劣化チタノシリケートとも記す)の活性の回復に有効である。また、従来知られている、適当なガスの存在下に高温で処理する劣化チタノシリケートの再生方法に比べて、プロピレングリコールの副生が少ないという優れた特徴を有する。 The method of the present invention is effective in recovering the activity of titanosilicate having a reduced catalytic ability (hereinafter also referred to as deteriorated titanosilicate) produced by using such titanosilicate for the reaction. Further, it has an excellent feature that propylene glycol is not produced as a by-product as compared with a conventionally known method for regenerating a deteriorated titanosilicate which is treated at a high temperature in the presence of an appropriate gas.
プロピレンオキサイドを製造する反応を例にあげ以下説明する。この反応工程では、水素および酸素から反応系内で過酸化水素を生成させて、プロピレンを酸化する方法が採用される場合、貴金属触媒が用いられる。かかる貴金属触媒の構成元素としては、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム、金、またはそれらの合金もしくは混合物があげられる。好ましい貴金属としては、パラジウム、白金、金があげられる。さらにより好ましい貴金属はパラジウムである。パラジウムには、白金、金、ロジウム、イリジウム、オスミウム等の金属を添加混合して用いることができる。好ましい添加金属としては、白金があげられる。また、これらの貴金属は、酸化物や水酸化物等の化合物の状態であっても良い。すなわち、貴金属化合物の状態で反応器に充填し、反応条件下、反応原料中の水素により部分的あるいは全てを還元して使用してもよい。 The reaction for producing propylene oxide will be described below as an example. In this reaction step, a noble metal catalyst is used when a method of generating hydrogen peroxide from hydrogen and oxygen in the reaction system and oxidizing propylene is employed. Examples of the constituent element of the noble metal catalyst include palladium, platinum, ruthenium, rhodium, iridium, osmium, gold, and alloys or mixtures thereof. Preferable noble metals include palladium, platinum, and gold. Even more preferred noble metal is palladium. Palladium can be used by adding and mixing metals such as platinum, gold, rhodium, iridium and osmium. A preferred additive metal is platinum. These noble metals may be in the form of compounds such as oxides and hydroxides. That is, the reactor may be charged in the state of a noble metal compound, and partially or completely reduced with hydrogen in the reaction raw material under the reaction conditions.
貴金属は、通常、担体に担持して使用される。貴金属は、チタノシリケートに担持して使用してもよいし、チタノシリケート以外の担体であるシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ニオビア等の酸化物、ニオブ酸、ジルコニウム酸、タングステン酸、チタン酸等の水化物または炭素およびそれらの混合物に担持して使用してもよい。チタノシリケート以外の担体に貴金属を担持させた場合、貴金属を担持した担体をチタノシリケートと混合し、当該混合物を触媒として使用してもよい。チタノシリケート以外の担体の中では、炭素が好ましい担体として挙げられる。炭素担体としては、活性炭、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ等が例示される。 The noble metal is usually used by being supported on a carrier. The noble metal may be used by being supported on titanosilicate, or an oxide other than titanosilicate, such as silica, alumina, titania, zirconia, niobium, niobic acid, zirconium acid, tungstic acid, titanic acid. Etc., and may be used by being supported on a hydrate such as carbon or a mixture thereof. When a noble metal is supported on a carrier other than titanosilicate, the carrier carrying the noble metal may be mixed with titanosilicate and the mixture may be used as a catalyst. Among the carriers other than titanosilicate, carbon is a preferred carrier. Examples of the carbon carrier include activated carbon, carbon black, graphite, and carbon nanotube.
貴金属担持触媒の調製方法としては、例えばPdテトラアンミンクロリド等のアンミン錯体等、を担体上に含浸法等によって担持した後、還元する方法が知られている。還元方法としては、水素等の還元剤を用いて還元しても良いし、不活性ガス下、熱分解時に発生するアンモニアガスで還元しても良い。還元温度は、貴金属アンミン錯体によって異なるがPdテトラアンミンクロリドを用いた場合は100℃から500℃が一般的であり、200℃から350℃が好ましい。かくして、得られる貴金属担持物は、貴金属を、通常、0.01〜20重量%の範囲、好ましくは0.1〜5重量%含むものである。反応に用いる場合の貴金属のチタノシリケートに対する重量比(貴金属の重量/チタノシリケートの重量)は、好ましくは、0.01〜100重量%、より好ましくは0.1〜20重量%である。プロピレンオキサイドを製造する反応は、通常、ニトリル化合物と水の混合溶媒からなる液相中で行われる。好適なニトリル化合物として、直鎖または分岐鎖飽和脂肪族ニトリルまたは芳香族ニトリルがあげられる。これらのニトリル化合物としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、イソブチロニトリル、ブチロニトリル等のC2〜C4のアルキルニトリルおよびベンゾニトリルが例示され、アセトニトリルが好ましい。 As a method for preparing a noble metal-supported catalyst, for example, an ammine complex such as Pd tetraammine chloride is supported on a support by an impregnation method or the like and then reduced. As a reduction method, reduction may be performed using a reducing agent such as hydrogen, or reduction may be performed with ammonia gas generated during thermal decomposition under an inert gas. The reduction temperature varies depending on the noble metal ammine complex, but when Pd tetraammine chloride is used, it is generally 100 ° C. to 500 ° C., preferably 200 ° C. to 350 ° C. Thus, the obtained noble metal-supported material contains noble metal in the range of usually 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight. The weight ratio of noble metal to titanosilicate when used in the reaction (noble metal weight / titanosilicate weight) is preferably 0.01 to 100% by weight, more preferably 0.1 to 20% by weight. The reaction for producing propylene oxide is usually performed in a liquid phase composed of a mixed solvent of a nitrile compound and water. Suitable nitrile compounds include linear or branched saturated aliphatic nitriles or aromatic nitriles. Examples of these nitrile compounds include acetonitrile, propionitrile, isobutyronitrile, alkyl nitrile and benzonitrile C 2 -C 4, such as butyronitrile and the like, acetonitrile is preferred.
通常、水とニトリル化合物の比率は、重量比で90:10〜0.01:99.99であり、好ましくは、50:50〜0.01:99.99である。水の比率が大きくなりすぎると、プロピレンオキサイドが水と反応して開環劣化しやすくなる場合があり、プロピレンオキサイドの選択率が低くなる場合もある。逆にニトリル化合物の比率が大きくなりすぎると、溶媒の回収コストが高くなる。 Usually, the weight ratio of water to the nitrile compound is 90:10 to 0.01: 99.99, preferably 50:50 to 0.01: 99.99. When the ratio of water becomes too large, the propylene oxide may react with water and easily undergo ring-opening deterioration, and the selectivity for propylene oxide may decrease. On the contrary, if the ratio of the nitrile compound becomes too large, the solvent recovery cost increases.
プロピレンオキサイドを製造する反応においては、緩衝塩を反応溶媒に加える方法も、触媒活性の減少を防止したり、触媒活性をさらに増大させ、水素の利用効率を高めることができるため有効である。緩衝塩は、貴金属と一緒に使用しても良いし、それぞれ独立に使用しても良い。緩衝塩の添加量は通常、単位溶媒重量(水および有機溶媒の合計重量)あたり、通常、0.001 mmol /kg〜100 mmol/kgである。緩衝塩としては、1)硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、リン酸イオン、リン酸水素イオン、リン酸2水素イオン、ピロリン酸水素イオン、ピロリン酸イオン、ハロゲンイオン、硝酸イオン、水酸化物イオンもしくはC1-C10カルボン酸イオンから選ばれるアニオンと、2)アンモニウム、アルキルアンモニウム、アルキルアリールアンモニウム、アルカリ金属またはアルカリ土類金属塩から選ばれるカチオンとからなる緩衝塩が例示される。C1-C10カルボン酸イオンとしては、酢酸イオン、蟻酸イオン、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、酪酸イオン、吉草酸イオン、カプロン酸イオン、カプリル酸イオン、カプリン酸イオン、安息香酸イオンが例示される。アルキルアンモニウムの例としては、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラ-n-プロピルアンモニウム、テトラ-n-ブチルアンモニウム、セチルトリメチルアンモニウムが挙げられ、アルカリ金属またはアルカリ土類金属カチオンの例は、リチウムカチオン、ナトリウムカチオン、カリウムカチオン、ルビジウムカチオン、セシウムカチオン、マグネシウムカチオン、カルシウムカチオン、ストロンチウムカチオン、バリウムカチオンが例示される。好ましい緩衝塩としては、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸水素2アンモニウム、リン酸2水素アンモニウム、リン酸アンモニウム、ピロリン酸水素アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等の無機酸のアンモニウム塩または酢酸アンモニウム等のC1-C10のカルボン酸のアンモニウム塩が例示され、好ましいアンモニウム塩としては、リン酸2水素アンモニウムがあげられる。 In the reaction for producing propylene oxide, the method of adding a buffer salt to the reaction solvent is also effective because it can prevent a decrease in the catalyst activity, further increase the catalyst activity, and increase the utilization efficiency of hydrogen. The buffer salts may be used together with noble metals or may be used independently. The amount of buffer salt added is usually 0.001 mmol / kg to 100 mmol / kg per unit solvent weight (total weight of water and organic solvent). As buffer salts, 1) sulfate ion, hydrogen sulfate ion, carbonate ion, hydrogen carbonate ion, phosphate ion, hydrogen phosphate ion, dihydrogen phosphate ion, hydrogen pyrophosphate ion, pyrophosphate ion, halogen ion, nitrate ion And a buffer salt consisting of an anion selected from hydroxide ion or C 1 -C 10 carboxylate ion and 2) a cation selected from ammonium, alkylammonium, alkylarylammonium, alkali metal or alkaline earth metal salt Is done. Examples of C 1 -C 10 carboxylate ions include acetate ions, formate ions, acetate ions, propionate ions, butyrate ions, valerate ions, caproate ions, caprylate ions, caprate ions, and benzoate ions. . Examples of alkylammonium include tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetra-n-propylammonium, tetra-n-butylammonium, cetyltrimethylammonium, examples of alkali metal or alkaline earth metal cations include lithium cations, Examples include sodium cation, potassium cation, rubidium cation, cesium cation, magnesium cation, calcium cation, strontium cation and barium cation. Preferred buffer salts include ammonium sulfate, ammonium hydrogen sulfate, ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, ammonium biphosphate, ammonium dihydrogen phosphate, ammonium phosphate, ammonium hydrogen pyrophosphate, ammonium pyrophosphate, ammonium chloride, ammonium nitrate, etc. Examples include ammonium salts of inorganic acids or ammonium salts of C 1 -C 10 carboxylic acids such as ammonium acetate, and preferred ammonium salts include ammonium dihydrogen phosphate.
プロピレンオキサイドの製造反応としては、流通式固定床反応、流通式スラリー完全混合反応等があげられる。反応器に供給する酸素と水素の分圧比は、通常、1:50〜50:1の範囲で実施される。好ましい酸素と水素の分圧比は、1:2〜10:1である。酸素と水素の分圧比(酸素/水素)が高すぎるとプロピレンオキサイドの生成速度が低下する場合がある。また、酸素と水素の分圧比(酸素/水素)が低すぎると、プロパン副生の増大によりプロピレンオキサイドの選択率が低下する場合がある。本反応で用いられる酸素および水素ガスは希釈用のガスで希釈して反応を行うことができる。希釈用のガスとしては、窒素,アルゴン,二酸化炭素、メタン,エタン,プロパンがあげられる。希釈用ガスの濃度に特に制限は無いが、必要により、酸素あるいは水素を希釈して反応は行われる。酸素としては、酸素ガス、あるいは空気等の分子状酸素があげられる。酸素ガスは安価な圧力スウィング法で製造した酸素ガスも使用できるし、必要に応じて深冷分離等で製造した高純度酸素ガスを用いることもできる。プロピレンオキサイドの製造反応における反応温度は、通常0℃〜150℃、好ましくは40℃〜90℃である。反応圧力は、特に制限は無いが、通常、ゲージ圧力で0.1 MPa〜20 MPa、好ましくは、1MPa〜10MPaである。反応の生成物であるプロピレンオキサイドの回収は、通常の蒸留分離等により行うことができる。 Examples of the reaction for producing propylene oxide include a flow-type fixed bed reaction and a flow-type slurry complete mixing reaction. The partial pressure ratio of oxygen and hydrogen supplied to the reactor is usually in the range of 1:50 to 50: 1. A preferable partial pressure ratio between oxygen and hydrogen is 1: 2 to 10: 1. If the partial pressure ratio of oxygen and hydrogen (oxygen / hydrogen) is too high, the production rate of propylene oxide may decrease. On the other hand, if the partial pressure ratio of oxygen and hydrogen (oxygen / hydrogen) is too low, the selectivity for propylene oxide may decrease due to an increase in propane by-product. The oxygen and hydrogen gas used in this reaction can be diluted with a diluting gas to carry out the reaction. Examples of the gas for dilution include nitrogen, argon, carbon dioxide, methane, ethane, and propane. The concentration of the diluting gas is not particularly limited, but the reaction is performed by diluting oxygen or hydrogen as necessary. Examples of oxygen include molecular gas such as oxygen gas or air. As the oxygen gas, oxygen gas produced by an inexpensive pressure swing method can be used, and high-purity oxygen gas produced by cryogenic separation or the like can be used as necessary. The reaction temperature in the production reaction of propylene oxide is usually 0 ° C to 150 ° C, preferably 40 ° C to 90 ° C. The reaction pressure is not particularly limited, but is usually 0.1 MPa to 20 MPa, preferably 1 MPa to 10 MPa in terms of gauge pressure. Recovery of propylene oxide, which is a product of the reaction, can be performed by ordinary distillation separation or the like.
かかるプロピレンオキサイドの製造反応に使用され、触媒能の低下した劣化チタノシリケートは、反応系から分離して、反応に使用されていた形状のままで、再生処理を施してもよいし、必要に応じて取り出した触媒を破砕してから再生工程に供してもよい。また、劣化チタノシリケートは反応に使用した劣化チタノシリケート以外の触媒や、アルミナ等の反応充填物と混合された状態でも、再生工程に供するのに問題はない。 The deteriorated titanosilicate used in the reaction for producing such propylene oxide and having reduced catalytic ability may be separated from the reaction system and subjected to a regeneration treatment in the form used in the reaction, or as necessary. Accordingly, the catalyst taken out may be crushed and used for the regeneration step. Further, the deteriorated titanosilicate can be used for the regeneration step even when it is mixed with a catalyst other than the deteriorated titanosilicate used in the reaction or a reaction filler such as alumina.
本発明の方法において、触媒能が低下したチタノシリケート触媒は、反応系から分離して、再生工程に供され、反応系からの分離は、使用する触媒や反応方式、反応器の形状を考慮して、例えば、触媒反応が進行している反応器内から物理的に取り出す方法、あるいは、反応系における反応試剤である水素、酸素およびプロピレン(以下、反応ガスと記す。)のうち何れかの反応ガスのチタノシリケート触媒が含まれる反応器もしくは充填塔における流通を制御するか、あるいは一部の反応器もしくは充填塔におけるガスの流通を、反応装置から反応ガスの流通経路の切り替え等により分離させて当該の一部の反応器もしくは充填塔におけるガスの流通を制御して行なわれる。この際、プロピレンオキサイドの生成反応は、好ましくは停止させることにより行なわれる。流通を制御する操作には反応ガスのうち少なくとも一種の反応ガスの供給を停止するかあるいは反応ガスの一部もしくは全体を不活性ガスに代えて流通させて行ってもよい。 In the method of the present invention, the titanosilicate catalyst having reduced catalytic ability is separated from the reaction system and is subjected to a regeneration step. The separation from the reaction system takes into consideration the catalyst used, the reaction system, and the shape of the reactor. Thus, for example, any one of a method of physically removing from the reactor in which the catalytic reaction is proceeding, or hydrogen, oxygen and propylene (hereinafter referred to as reaction gas) which are reaction reagents in the reaction system. Control the flow of reaction gas in a reactor or packed tower containing a titanosilicate catalyst, or separate the flow of gas in some reactors or packed tower by switching the reaction gas flow path from the reactor. Thus, the gas flow in the partial reactor or packed tower is controlled. At this time, the propylene oxide production reaction is preferably stopped. The operation for controlling the circulation may be performed by stopping the supply of at least one kind of reaction gas among the reaction gases or by circulating a part or all of the reaction gas instead of the inert gas.
反応系から分離した劣化チタノシリケートの再生に使用されるニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物は、プロピレンオキサイドの製造工程で用いた溶媒を回収して使用してもよいし、本発明の効果を損ねない範囲でさらにプロピレンオキサイドの製造工程の反応系内に存在する原料プロピレン、生成した過酸化水素やプロピレンオキサイド等を残存させてもよい。ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を用いて劣化チタノシリケート触媒の再生を行なう場合に通常使用する水とニトリル化合物の比率は、重量比で90:10〜0:100であり、好ましくは、80:20〜0:100、より好ましくは、50:50〜0:100である。 The nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound used for the regeneration of the deteriorated titanosilicate separated from the reaction system may be used by recovering the solvent used in the production process of propylene oxide. The raw material propylene present in the reaction system of the propylene oxide production process, the generated hydrogen peroxide, propylene oxide, etc. may be allowed to remain within the range that does not impair the process. The ratio of water to nitrile compound usually used when regenerating a deteriorated titanosilicate catalyst using a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound is 90:10 to 0: 100 by weight, preferably, 80:20 to 0: 100, more preferably 50:50 to 0: 100.
劣化チタノシリケート触媒とニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物との接触は、25℃から200℃の温度範囲で行われるが、65℃から130℃の温度範囲で行うのがより好ましく、さらに65℃から80℃が特に好ましい温度範囲である。接触時の圧力については、特に制限は無いが、通常ゲージ圧力で0〜10MPaで処理される。 The contact between the deteriorated titanosilicate catalyst and the nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound is performed in a temperature range of 25 ° C. to 200 ° C., more preferably in a temperature range of 65 ° C. to 130 ° C. C. to 80.degree. C. is a particularly preferred temperature range. Although there is no restriction | limiting in particular about the pressure at the time of a contact, Usually, it processes by 0-10 MPa with a gauge pressure.
反応系から分離した劣化チタノシリケート触媒をニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物と接触させる工程は、通常、流通方式あるいは回分方式で実施される。また、液中での触媒の分散を良くする等の目的で液中にガスを供給することも可能である。このときの雰囲気のガス成分は特に制限されず、反応に用いられる水素、酸素を残存させてもよいし、窒素等の不活性ガス雰囲気であっても良い。劣化チタノシリケートから再生されたチタノシリケート(以下、再生チタノシリケートと記す。)を得ることができる。再生チタノシリケートは、貴金属触媒と共に、プロピレン、酸素および水素を反応させることによりプロピレンオキサイドを製造する反応において使用することができる。
以下、プロピレン、水素、酸素を液相中で反応させ、プロピレンを反応させプロピレンオキサイドを製造する反応において触媒能が低下したチタノシリケート触媒を反応系から分離する方法および再生の工程について、反応方式や反応器の形状を例に挙げ、具体的に説明する。
The step of bringing the deteriorated titanosilicate catalyst separated from the reaction system into contact with a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound is usually carried out by a flow system or a batch system. It is also possible to supply a gas into the liquid for the purpose of improving the dispersion of the catalyst in the liquid. The gas component in the atmosphere at this time is not particularly limited, and hydrogen and oxygen used for the reaction may be left, or an inert gas atmosphere such as nitrogen may be used. A titanosilicate regenerated from the deteriorated titanosilicate (hereinafter referred to as a regenerated titanosilicate) can be obtained. Regenerated titanosilicate can be used in a reaction for producing propylene oxide by reacting propylene, oxygen and hydrogen together with a noble metal catalyst.
Hereinafter, a method for separating a titanosilicate catalyst having reduced catalytic ability in a reaction in which propylene, hydrogen, and oxygen are reacted in a liquid phase and producing propylene oxide by reacting propylene with respect to a reaction system and a regeneration process. This will be described in detail with reference to the shape of the reactor.
触媒を塔型容器に充填したり、あるいは多管式熱交換器の管内または管外に充填してあり、反応器下部からニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物、プロピレン、水素、酸素、窒素ガスを供給し、充填された触媒の一部あるいは全部を塔型容器に残した状態で反応させることを特徴とする固定床型反応器の場合や、気体、液体、およびまたは固体に、回転する攪拌翼やポンプなどによって運動エネルギーを与えて、ガス、液、触媒を流動、混合することを特徴とする懸濁槽型反応器である場合には、反応を停止させた後に、チタノシリケート触媒は反応器の中に留めた状態に維持しておき、触媒層の温度を例えば、25〜200℃の好適な温度範囲に保った状態でニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物と接触させることで、チタノシリケート触媒を再生させることができる。 The catalyst is filled in a tower-type container or filled in or outside the tube of a multi-tube heat exchanger, and nitrile compound or a mixture of water and nitrile compound, propylene, hydrogen, oxygen, nitrogen gas from the bottom of the reactor In the case of a fixed bed reactor characterized in that the reaction is carried out in a state where a part or all of the packed catalyst is left in a tower-type vessel, or in a gas, liquid and / or solid, rotating stirring In the case of a suspension tank reactor characterized in that gas, liquid, and catalyst are flowed and mixed by applying kinetic energy using blades or pumps, after the reaction is stopped, the titanosilicate catalyst is It is kept in the reactor and brought into contact with a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound while keeping the temperature of the catalyst layer in a suitable temperature range of, for example, 25 to 200 ° C. It is, it is possible to reproduce the titanosilicate catalyst.
プロピレンオキサイド製造反応を停止するには、好ましくは酸素および水素の供給を停止した後にプロピレンの供給をやめ、次いでニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物および窒素の順に供給を停止することが、保安防災の面から望ましい。反応を停止させた後で反応器内に残留している反応液を抜き出し、触媒粒子間の空隙を不活性ガスで置換することが、後に述べるニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物による洗浄効果を高めるため好ましいが、反応器内に反応液を残留させた状態でニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物による再生処理を行ってもよい。 In order to stop the propylene oxide production reaction, it is preferable to stop the supply of propylene oxide after stopping the supply of oxygen and hydrogen, and then stop the supply of nitrile compound or a mixture of water and nitrile compound and nitrogen in this order. It is desirable from the aspect of. Removing the reaction solution remaining in the reactor after stopping the reaction and replacing the voids between the catalyst particles with an inert gas has the effect of cleaning with a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound described later. Although it is preferable to increase the concentration, a regeneration treatment with a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound may be performed with the reaction solution remaining in the reactor.
劣化チタノシリケート触媒の再生は、例えば、チタノシリケート触媒を反応器の中に留め、反応器中の固定床もしくは流動層の触媒層の温度を25〜200℃の範囲内の適した温度に維持した状態で、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物と接触させることによって行なうことができる。さらに詳しくは、触媒層とニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の接触は、連続的にニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給して排出する方法と、触媒層の空隙の一部あるいは全部、または触媒層の空隙より多くのニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給し、所定の時間浸漬させた後に抜き出すことを一回以上行う方法、ならびにこれらを組み合わせて行う方法が挙げられるが、使用するニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の量を削減する観点からは、後者が好適である。再生を行うときの圧力は大気圧あるいは再生を行う温度におけるニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の飽和蒸気圧か、あるいはそれ以上の圧力である。再生に使用するニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の量は触媒重量に対して1倍以上、好ましくは10倍以上、さらに好ましくは100倍以上である。 The regeneration of the deteriorated titanosilicate catalyst can be achieved, for example, by holding the titanosilicate catalyst in the reactor and bringing the temperature of the fixed bed or fluidized bed catalyst bed in the reactor to a suitable temperature within the range of 25 to 200 ° C. In the maintained state, it can be carried out by contacting with a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound. More specifically, the contact between the catalyst layer and the nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound includes a method of continuously supplying and discharging the nitrile compound or a mixture of water and the nitrile compound, and part or all of the voids in the catalyst layer. Or a method of supplying more nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound than the voids of the catalyst layer and performing extraction once or more after being immersed for a predetermined time, and a method of combining these, From the viewpoint of reducing the amount of the nitrile compound used or the mixture of water and the nitrile compound, the latter is preferred. The pressure at the time of regeneration is a saturated vapor pressure of a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound at atmospheric pressure or a temperature at which regeneration is performed, or a pressure higher than that. The amount of the nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound used for regeneration is at least 1 time, preferably at least 10 times, more preferably at least 100 times the catalyst weight.
反応を停止させた後に抜き出した反応液は、ろ過、蒸留などの精製処理を行った後に、プロピレンオキサイド、プロピレン、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を回収して取り出してもよいし、反応工程にリサイクルしてもよいし、精製処理を行わずに廃棄してもよい。劣化チタノシリケート触媒と接触させたニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物はそのまま廃棄してもよいし、無処理のまま再生処理に付してもよいが、蒸留、吸着、ろ過に付して不純物を除去した後、反応のための溶媒として使用することが望ましい。
チタノシリケート触媒と接触せしめた後、反応器内に残存しているニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物はそのまま廃棄してもよいし、無処理のまま再生処理に付してもよいし、蒸留、吸着、ろ過に付して不純物を除去した後、反応のための溶媒として使用してもよいが、残存した状態で、反応原料である水素、酸素、プロピレンならびにニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物および窒素を供給することが望ましい。
The reaction liquid extracted after stopping the reaction may be subjected to purification treatment such as filtration and distillation, and then recovered and taken out of propylene oxide, propylene, nitrile compound or a mixture of water and nitrile compound. It may be recycled to waste or discarded without purification. A nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound that has been brought into contact with a deteriorated titanosilicate catalyst may be discarded as it is, or may be subjected to a regeneration treatment without treatment, but may be subjected to distillation, adsorption, and filtration. It is desirable to use it as a solvent for the reaction after removing impurities.
After contacting with the titanosilicate catalyst, the nitrile compound remaining in the reactor or the mixture of water and the nitrile compound may be discarded as it is, or may be subjected to a regeneration treatment without treatment. After removing impurities by distillation, adsorption, and filtration, it may be used as a solvent for the reaction, but in the remaining state, the reaction raw materials hydrogen, oxygen, propylene and nitrile compound or water and nitrile compound It is desirable to supply a mixture of and nitrogen.
本発明の触媒再生方法は所定の温度条件下で行なわれ、かかる温度調整は、好ましくは、多管式熱交換器、プレート型熱交換器、スパイラル型熱交換器などの温度調整手段を用いて、水蒸気、熱媒油、溶融塩、水などの熱媒体によって行なわれる。温度を調整するために、あらかじめ温度を調整したニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給してもよいし、反応器内部で温度を調整してもよく、加熱または冷却できる機能を有していればよい。温度を調整する設備として、温調したニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の温度を測定できる計測機器を具し、測定温度が設定温度になるように熱媒体の流量、温度を調節できる設備を有することが望ましい。 The catalyst regeneration method of the present invention is carried out under a predetermined temperature condition, and such temperature adjustment is preferably performed using temperature adjusting means such as a multi-tube heat exchanger, a plate type heat exchanger, a spiral type heat exchanger or the like. , Steam, heat transfer oil, molten salt, water and the like. In order to adjust the temperature, a temperature-adjusted nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound may be supplied, or the temperature may be adjusted inside the reactor, which has a function of heating or cooling. Just do it. Equipment for adjusting the temperature is equipped with a measuring device that can measure the temperature of a temperature-controlled nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound, and equipment that can adjust the flow rate and temperature of the heat medium so that the measured temperature becomes the set temperature. It is desirable to have.
かかる反応器の入口にはニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の流量を測定するための流量計および流量を調整するための機構、好ましくはコントロールバルブならびに積算流量を計算できる計器が設置されていることが望ましい。
反応器は反応に適した滞留時間を得るための容量、温度および圧力に対応する能力を有していて、圧力を測定するための圧力計、温度を測定するための温度計を有しており、固定床型反応器の場合には触媒の流出を防ぐための金網、濾布、焼結金属などが触媒層の上下に装備されていて、かつ温度調節を行うことを目的とした熱交換機能を有していることが望ましく、水蒸気、熱媒油、溶融塩、水などの熱媒体によって熱交換できる機能を具備されていればよく、懸濁層型反応器の場合においては、ガス、液、固体にエネルギーを与えるための攪拌翼や反応器の内部あるいは外部にポンプを有していて、チタノシリケート触媒が外部に流出することを防止するための金網、濾布、焼結金属などが反応器内部または反応器に接続されている配管に設置されていればよい。固定床型反応器においては、反応器下部には原料を分散させるための分散板やガスを分散させることを目的としたスパージャーリングを有していることが望ましい。
A flow meter for measuring the flow rate of a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound and a mechanism for adjusting the flow rate, preferably a control valve and a meter capable of calculating an integrated flow rate are installed at the inlet of such a reactor. It is desirable.
The reactor has the capacity to respond to the capacity, temperature and pressure for obtaining the residence time suitable for the reaction, and has a pressure gauge for measuring pressure and a thermometer for measuring temperature. In the case of a fixed bed reactor, the heat exchange function is equipped with metal mesh, filter cloth, sintered metal, etc. above and below the catalyst layer to prevent the catalyst from flowing out and to control the temperature. In the case of a suspension layer reactor, gas, liquid, and the like may be used as long as it has a function capable of exchanging heat with a heat medium such as water vapor, heat medium oil, molten salt, or water. , Have a stirring blade for supplying energy to the solid, a pump inside or outside the reactor, and a wire mesh, filter cloth, sintered metal, etc. to prevent the titanosilicate catalyst from flowing out Piping inside or connected to the reactor Installation only needs to be. In a fixed bed type reactor, it is desirable to have a sparger ring for the purpose of dispersing a dispersion plate and gas for dispersing raw materials at the lower part of the reactor.
プロピレンオキサイドの製造に使用される反応装置が複数の反応器から構成される反応装置である場合には、一つ以上の反応器を直列または並列に連結した状態でニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給してもよいし、一つずつ再生作業を行ってもよい。一つ以上の反応器を再生している間は、他の反応器は原料の供給を停止することで反応を停止してもよいが、反応を継続していることが経済的観点から好ましい。 When the reaction apparatus used for the production of propylene oxide is a reaction apparatus composed of a plurality of reactors, the nitrile compound or water and the nitrile compound are connected with one or more reactors connected in series or in parallel. The mixture may be supplied, or the regeneration operation may be performed one by one. While one or more reactors are being regenerated, the other reactors may stop the reaction by stopping the supply of raw materials, but it is preferable from the economical viewpoint that the reaction is continued.
反応器内に貴金属触媒とチタノシリケート触媒がそれぞれ独立に充填されている場合であって、個別に再生処理が行える場合には、それぞれを個別に再生処理してもよいし、直列または並列に連結した状態でニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給することで同時に再生してもよい。
反応器内に存在する、再生を行う前の触媒は、そのまま、あるいはその一部、あるいは全量を反応器から取り出してもよいし、取り出した分と同等の乾燥重量の新しい触媒あるいは別途再生処理された触媒を追加してから再生してもよい。反応器内で再生が完了した触媒は、全量をそのまま反応に用いてもよいし、その一部あるいは全量を反応器から取り出し、取り出した分と同等の乾燥重量の新しい触媒あるいは別途再生処理された触媒を追加してもよい。
When the precious metal catalyst and the titanosilicate catalyst are filled in the reactor independently and can be regenerated individually, they may be regenerated individually or in series or in parallel. You may regenerate simultaneously by supplying a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound in a connected state.
The catalyst existing in the reactor before regeneration may be taken out of the reactor as it is, or a part or all of it may be removed, or a new catalyst having a dry weight equivalent to the removed amount or a separate regeneration treatment may be performed. The catalyst may be regenerated after adding the catalyst. The catalyst that has been completely regenerated in the reactor may be used as it is in the reaction, or a part or the whole of the catalyst may be removed from the reactor, and a new catalyst with a dry weight equivalent to the amount removed or recycled separately. A catalyst may be added.
気体、液体、およびまたは固体に、回転する攪拌翼やポンプなどによって運動エネルギーを与えて、ガス、液、触媒を流動、混合することを特徴とする懸濁槽型反応器である場合には、反応を行っている状態あるいは原料供給を停止することによって反応を停止させた後に、触媒を反応器から再生装置に移動し、取り出したチタノシリケート触媒が25〜200℃になるように温度を調節した状態で、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物と接触させることによって触媒再生を行なうことができる。 In the case of a suspension tank reactor characterized in that gas, liquid, and / or solid are given kinetic energy by a rotating stirring blade or pump, and the gas, liquid, and catalyst flow and mix. After stopping the reaction by stopping the reaction or the raw material supply, the catalyst is moved from the reactor to the regenerator, and the temperature is adjusted so that the extracted titanosilicate catalyst is 25 to 200 ° C. In this state, the catalyst can be regenerated by contacting with a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound.
反応を停止させて触媒を再生する場合に、再生反応を停止するためには、原料の供給を停止すればよく、好ましくは酸素および水素の供給を停止した後にプロピレンの供給をやめ、次いでニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物および窒素の順に供給を停止することが、保安防災の面から望ましい。反応を停止させた後で反応器内に残留しているチタニシリケート触媒および反応液を抜き出し、あるいは反応器内で反応を継続させた状態で断続的あるいは連続的に反応液を抜き出して再生処理を行ってもよい。 When stopping the reaction and regenerating the catalyst, in order to stop the regeneration reaction, it is only necessary to stop the supply of raw materials. Preferably, the supply of propylene is stopped after the supply of oxygen and hydrogen is stopped, and then the nitrile compound. Alternatively, it is desirable from the viewpoint of safety and disaster prevention to stop the supply in the order of a mixture of water and a nitrile compound and nitrogen. After stopping the reaction, the titanic silicate catalyst and the reaction solution remaining in the reactor are withdrawn, or the reaction solution is withdrawn intermittently or continuously with the reaction being continued in the reactor for regeneration treatment. You may go.
プロピレンオキサイドの製造反応を停止せずに、反応器に設置してあるノズルを経由し、重力、圧力差を利用して、反応器内の触媒および反応液の一部を断続的または連続的に抜き出し、これを触媒再生の工程に供して、触媒再生を行なってもよい。
抜き出されたチタノシリケート触媒および反応液を固液分離機能を有する再生装置に移し、遠心式ろ過器、リーフフィルター、フィルタープレス、スーパーデカンターなどの固液分離装置、好ましくはキャンドルフィルターを有する攪拌槽に代表されるような固液分離機能を有する攪拌槽で固液分離を行なってもよい。
Without stopping the production reaction of propylene oxide, the catalyst and a part of the reaction liquid in the reactor are intermittently or continuously passed through the nozzle installed in the reactor using gravity and pressure difference. The catalyst may be regenerated by extracting it and subjecting it to a catalyst regeneration step.
The extracted titanosilicate catalyst and reaction solution are transferred to a regenerator having a solid-liquid separation function, and a solid-liquid separator such as a centrifugal filter, leaf filter, filter press, super decanter, etc., preferably a stirring filter having a candle filter. You may perform solid-liquid separation with the stirring tank which has a solid-liquid separation function represented by the tank.
固液分離器によって再生を行う場合には、反応器から取り出した触媒および反応液を固液分離し、好ましくはろ過された湿潤触媒を加圧圧搾、遠心力などによって残存する母液をさらに除去した後に、湿潤触媒の乾燥重量に対して1倍以上、好ましくは10倍以上、さらに好ましくは100倍以上の20〜200℃に温度調整されたニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を湿潤触媒に断続的または連続的に供給することで、触媒とニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を接触させ、再生することができる。固液分離では金網、焼結金属、濾布のように、粒子の物理的な大きさによって分離する機能を有していればよい。再生した湿潤触媒はろ過器からその一部または全部を湿潤粉体として断続的または連続的に攪拌槽に取り出し、攪拌槽内でニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物と混合することによってスラリー化し、反応器にリサイクルされる。再生した湿潤触媒の一部または全部は直接反応器にリサイクルしたり、廃棄したり、別の方法によって再生される。リサイクルされなかった触媒を反応装置に補充するために、系外に取り出した分と同等の乾燥重量の新しい触媒あるいは別途再生処理された触媒を追加してもよい。スラリー化を行う攪拌槽は固体および液体に運動エネルギーを与えて混合する機能を有していればよく、完全混合状態にする必要はない。湿潤触媒に供給するニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の速度は、再生操作においては、湿潤粉体表面がニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物によって覆われている状態を維持できる速度で供給すればよい。 When regeneration is performed by a solid-liquid separator, the catalyst and the reaction liquid taken out from the reactor are separated into solid-liquid, and the remaining mother liquor is preferably further removed by pressurizing and centrifuging the filtered wet catalyst, preferably by centrifugal force. Later, the wet catalyst is intermittently mixed with a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound whose temperature is adjusted to 20 to 200 ° C., which is 1 time or more, preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more, relative to the dry weight of the wet catalyst. Or continuously, the catalyst and the nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound can be brought into contact with each other and regenerated. In solid-liquid separation, it is only necessary to have a function of separating according to the physical size of particles, such as a wire mesh, sintered metal, and filter cloth. Part or all of the regenerated wet catalyst is intermittently or continuously taken out from the filter as a wet powder into a stirring tank, and slurried by mixing with a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound in the stirring tank. Recycled to the reactor. Part or all of the regenerated wet catalyst is recycled directly to the reactor, discarded, or regenerated by another method. In order to replenish the reactor with the catalyst that has not been recycled, a new catalyst having a dry weight equivalent to the amount taken out of the system or a catalyst that has been separately regenerated may be added. The agitation tank for slurrying only needs to have a function of imparting kinetic energy to the solid and liquid and mixing them, and does not need to be in a completely mixed state. The speed of the nitrile compound or the mixture of water and nitrile compound supplied to the wet catalyst should be such that, during the regeneration operation, the wet powder surface can be kept covered with the nitrile compound or the mixture of water and nitrile compound. That's fine.
固液分離機能を有する攪拌槽によって再生を行う場合には、反応器から取り出した触媒および反応液を20〜200℃に温度調節された攪拌槽に抜き出し、攪拌槽には断続的または連続的に湿潤触媒の乾燥重量に対して1倍以上、有利には10倍以上、さらに有利には100倍以上であるように選択されたニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給し、断続的または連続的に固液分離装置を経由して抜き出すことによって触媒とニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を接触させ、再生することができる。固液分離装置は攪拌槽の内部にあってもよいし、外部に設置して循環によってろ過してもよい。固液分離では金網、焼結金属、濾布のように、粒子の物理的な大きさによって分離する機能を有していればよい。攪拌槽には液体の量を計測ための計器、圧力を測定するための圧力計、ならびに温度を測定するための温度計を具備されていて、かつ温度調節を行うことを目的とした熱交換機能を有していることが望ましく、水蒸気、熱媒油、溶融塩、水などの熱媒体によって熱交換できる機能を具備されていればよく、ガス、液、固体にエネルギーを与えるための攪拌翼や反応器の内部あるいは外部にポンプを有していることが望ましい。再生された触媒とニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物はその一部または全部が断続的または連続的に反応器にリサイクルされる。リサイクルされなかった触媒を反応装置に補充するために、系外に取り出した分と同等の乾燥重量の新しい触媒あるいは別途再生処理された触媒を追加してもよい。残りの一部または全部の触媒は廃棄したり、別の方法によって再生される。攪拌槽内の固体と液体の存在比率は自由に変更できる機構を有していることが望ましく、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の使用量を削減する観点からは、固体に対する液体の存在比率は低い方が望ましい。 When regeneration is performed using a stirring tank having a solid-liquid separation function, the catalyst and reaction liquid taken out from the reactor are withdrawn into a stirring tank whose temperature is adjusted to 20 to 200 ° C., and intermittently or continuously in the stirring tank. A nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound selected to be at least 1 time, preferably at least 10 times, more preferably at least 100 times the dry weight of the wet catalyst, is supplied intermittently or continuously. In particular, the catalyst and the nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound can be brought into contact with each other and regenerated by being extracted through a solid-liquid separator. The solid-liquid separator may be inside the stirring tank, or may be installed outside and filtered by circulation. In solid-liquid separation, it is only necessary to have a function of separating according to the physical size of particles, such as a wire mesh, sintered metal, and filter cloth. The agitation tank is equipped with an instrument for measuring the amount of liquid, a pressure gauge for measuring pressure, and a thermometer for measuring temperature, and a heat exchange function for the purpose of adjusting the temperature. It is desirable to have a function capable of exchanging heat with a heat medium such as water vapor, heat medium oil, molten salt, water, a stirring blade for giving energy to gas, liquid, or solid, It is desirable to have a pump inside or outside the reactor. Part or all of the regenerated catalyst and nitrile compound or the mixture of water and nitrile compound is recycled to the reactor intermittently or continuously. In order to replenish the reactor with the catalyst that has not been recycled, a new catalyst having a dry weight equivalent to the amount taken out of the system or a catalyst that has been separately regenerated may be added. The remaining part or all of the catalyst is discarded or regenerated by another method. It is desirable to have a mechanism in which the abundance ratio of the solid and the liquid in the agitation tank can be freely changed. From the viewpoint of reducing the amount of the nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound, the abundance ratio of the liquid to the solid Should be low.
反応を停止させた後に抜き出した反応液は、ろ過、蒸留などの精製処理を行った後に、有価成分であるプロピレンオキサイド、プロピレン、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を回収して取り出してもよいし、反応工程にリサイクルしてもよいし、精製処理を行わずに廃棄してもよい。洗浄に用いたニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物はそのまま廃棄してもよいし、無処理のまま再生処理に付してもよいが、蒸留、吸着、ろ過に付して不純物を除去した後、反応のための溶媒として使用することが望ましい。 The reaction liquid extracted after stopping the reaction may be subjected to purification treatment such as filtration and distillation, and then recovered and taken out of valuable components such as propylene oxide, propylene, nitrile compound or a mixture of water and nitrile compound. Then, it may be recycled to the reaction process or discarded without performing the purification process. The nitrile compound used for washing or the mixture of water and nitrile compound may be discarded as it is or may be subjected to regeneration treatment without treatment, but after removing impurities by distillation, adsorption, and filtration. It is desirable to use it as a solvent for the reaction.
温度を調整するための手段としては、多管式熱交換器、プレート型熱交換器、スパイラル型熱交換器などを用いて、水蒸気、熱媒油、溶融塩、水などの熱媒体によって温度調整することが好適である。温度を調整するために、あらかじめ温度を調整したニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給してもよいし、固液分離器または攪拌槽内部で温度を調整してもよく、加熱または冷却できる機能を有していればよい。温度を調整する設備として、温調したニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の温度を測定できる計測機器を具し、測定温度が設定温度になるように熱媒体の流量、温度を調節できる設備を有することが望ましい。 As a means for adjusting the temperature, a multi-tube heat exchanger, a plate heat exchanger, a spiral heat exchanger, etc. are used, and the temperature is adjusted by a heat medium such as water vapor, heat transfer oil, molten salt, or water. It is preferable to do. In order to adjust the temperature, a temperature-adjusted nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound may be supplied, or the temperature may be adjusted inside a solid-liquid separator or a stirring tank, and heating or cooling can be performed. What is necessary is just to have a function. Equipment for adjusting the temperature is equipped with a measuring device that can measure the temperature of a temperature-controlled nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound, and equipment that can adjust the flow rate and temperature of the heat medium so that the measured temperature becomes the set temperature. It is desirable to have.
固液分離器または攪拌槽へのニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の供給口には、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の流量を測定するための流量計および流量を調整するための機構、好ましくはコントロールバルブならびに積算流量を計算できる計器が設置されていることが望ましい。 A flow meter for measuring the flow rate of a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound at the supply port of the nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound to a solid-liquid separator or a stirring tank, and a mechanism for adjusting the flow rate Preferably, a control valve and a meter capable of calculating the integrated flow rate are installed.
複数の反応器から構成される反応装置の場合には、一つ以上の反応器から断続的にまたは連続的に触媒ならびに反応液を抜き出して、一つ以上の再生装置を用いて再生処理を行うことができる。 In the case of a reaction apparatus composed of a plurality of reactors, the catalyst and the reaction liquid are withdrawn intermittently or continuously from one or more reactors, and a regeneration process is performed using one or more regeneration apparatuses. be able to.
触媒を塔型容器に充填したり、あるいは多管式熱交換器の管内または管外に充填してあり、反応器下部からニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物、プロピレン、水素、酸素、窒素ガスを供給し、充填された触媒の一部あるいは全部を塔型容器に残した状態で反応させることを特徴とする固定床型反応器の場合には、原料供給を停止することによって反応を停止させた後に、触媒を反応器から再生装置に移動し、取り出した触媒が25〜200℃になるように温度を調節した状態で、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物と接触させることによって触媒活性を向上させることができる。
反応を停止させて触媒を再生する場合に、再生反応を停止するためには、原料の供給を停止すればよく、好ましくは酸素および水素の供給を停止した後にプロピレンの供給をやめ、次いでニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物および窒素の順に供給を停止することが、保安防災の面から望ましい。反応を停止させた後で反応器内に残留している反応液を抜き出し、触媒粒子間の空隙を不活性ガスで置換することが好ましいが、反応器内に反応液を残留させた状態でニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給し、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物に置換した後に残留液を抜き出すほうが残留する不揮発成分を除去する観点から好ましい。
The catalyst is filled in a tower-type container or filled in or outside the tube of a multi-tube heat exchanger, and nitrile compound or a mixture of water and nitrile compound, propylene, hydrogen, oxygen, nitrogen gas from the bottom of the reactor In the case of a fixed bed reactor characterized in that the reaction is carried out in a state where a part or all of the packed catalyst is left in the tower vessel, the reaction is stopped by stopping the feed of raw materials. After that, the catalyst is moved from the reactor to the regenerator, and the catalyst activity is increased by bringing the catalyst into contact with a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound in a state where the temperature of the removed catalyst is 25 to 200 ° C. Can be improved.
When stopping the reaction and regenerating the catalyst, in order to stop the regeneration reaction, it is only necessary to stop the supply of raw materials. Preferably, the supply of propylene is stopped after the supply of oxygen and hydrogen is stopped, and then the nitrile compound. Alternatively, it is desirable from the viewpoint of safety and disaster prevention to stop the supply in the order of a mixture of water and a nitrile compound and nitrogen. It is preferable to extract the reaction solution remaining in the reactor after stopping the reaction and replace the voids between the catalyst particles with an inert gas. However, the nitrile can be used with the reaction solution remaining in the reactor. It is preferable from the viewpoint of removing the remaining non-volatile components to supply a compound or a mixture of water and a nitrile compound and to replace the nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound and then drain the residual liquid.
反応器を加熱しながら減圧したり、加熱した窒素のごとき不活性ガスを供給することによって、反応器内に残留していた揮発成分の一部または全部を除去することが、後に述べる触媒の取り出しの際に可燃物が燃焼する可能性が低くなるため、保安防災の観点から望ましい。 Removing the catalyst, which will be described later, can remove some or all of the volatile components remaining in the reactor by reducing the pressure while heating the reactor or supplying an inert gas such as heated nitrogen. This is desirable from the viewpoint of safety and disaster prevention because the possibility of burning combustible materials is reduced.
反応器内の触媒を取り出す別の方法としては、反応を停止させた後に反応器にニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給しながら、固体と液体の混合物として反応器から取り出し、固液分離器によって固液分離を行い、固液分離器内、あるいは乾燥器によって残留していた揮発成分の一部または全部を除去する方法が挙げられる。 As another method of removing the catalyst in the reactor, the reaction is stopped, and then the nitrile compound or a mixture of water and the nitrile compound is supplied to the reactor, while the mixture is taken out from the reactor as a solid and liquid mixture, and solid-liquid separation is performed. There is a method in which solid-liquid separation is performed with a vessel, and a part or all of volatile components remaining in the solid-liquid separator or with a drier are removed.
反応を停止させた後に抜き出した反応液は、ろ過、蒸留などの精製処理を行った後に、有価成分であるプロピレンオキサイド、プロピレン、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を回収して取り出してもよいし、反応工程にリサイクルしてもよいし、精製処理を行わずに廃棄してもよい。反応液の置換に用いたニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物は蒸留、吸着、ろ過に付して不純物を除去した後、反応のための溶媒として使用することが望ましい。そのまま廃棄してもよいし、無処理のまま再生処理に付してもよい。 The reaction liquid extracted after stopping the reaction may be subjected to purification treatment such as filtration and distillation, and then recovered and taken out of valuable components such as propylene oxide, propylene, nitrile compound or a mixture of water and nitrile compound. Then, it may be recycled to the reaction process or discarded without performing the purification process. The nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound used for the replacement of the reaction solution is desirably used as a solvent for the reaction after removing impurities by distillation, adsorption and filtration. It may be discarded as it is, or may be subjected to a regeneration process without being processed.
反応器あるいは固液分離器または乾燥器内の触媒は、下部に設けた孔から触媒を重力によって抜き出すことができる。触媒が自重で流動せず、排出できない場合には、空気あるいは窒素のようなガスを用いて触媒の一部または全部を流動化させながら排出してもよい。あるいは、反応器内に筒を入れ、筒の内部を低い圧力にしながら反応器に空気あるいは窒素のようなガスを供給することで、気流によって触媒を抜き出し、移送することができる。反応器から抜き出した触媒はそのまま再生装置に移送してもよいし、一度他の容器に充填した後に再生装置に移送してもよい。抜き出した触媒の一部あるいは全部は廃棄してもよいし、別の方法によって再生処理してもよい。 As for the catalyst in the reactor, the solid-liquid separator or the dryer, the catalyst can be extracted by gravity from the hole provided in the lower part. If the catalyst does not flow due to its own weight and cannot be discharged, the catalyst may be discharged while fluidizing part or all of the catalyst using a gas such as air or nitrogen. Alternatively, by putting a cylinder in the reactor and supplying a gas such as air or nitrogen to the reactor while keeping the inside of the cylinder at a low pressure, the catalyst can be extracted and transferred by an air flow. The catalyst extracted from the reactor may be transferred to the regenerator as it is, or may be transferred to the regenerator after being filled in another container. A part or all of the extracted catalyst may be discarded, or may be regenerated by another method.
抜き出された触媒および反応液を固液分離機能を有する再生装置に移動させて固液分離を行なう。固液分離を行うための設備としては、遠心式ろ過器、リーフフィルター、フィルタープレス、スーパーデカンターなどの固液分離装置でもよいが、キャンドルフィルターを有する攪拌槽に代表されるような固液分離機能を有する攪拌槽でもよい。 The extracted catalyst and reaction liquid are moved to a regenerator having a solid-liquid separation function to perform solid-liquid separation. Equipment for performing solid-liquid separation may be a solid-liquid separation device such as a centrifugal filter, leaf filter, filter press, super decanter, etc., but a solid-liquid separation function represented by a stirring tank having a candle filter A stirring tank having
固液分離器によって再生を行う場合には、反応器から取り出した触媒および反応液を固液分離し、好ましくはろ過された湿潤触媒を加圧圧搾、遠心力などによって残存する母液をさらに除去した後に、湿潤触媒の乾燥重量に対して1倍以上、有利には10倍以上、さらに有利には100倍以上であるように選択された、20〜200℃に温度調整されたニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を湿潤触媒に断続的または連続的に供給することで、触媒とニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を接触させ、再生することができる。固液分離では金網、焼結金属、濾布のように、粒子の物理的な大きさによって分離する機能を有していればよい。再生した湿潤触媒はろ過器からその一部または全部を湿潤触媒として断続的または連続的に取り出す。再生した湿潤触媒の一部または全部は直接反応器にリサイクルしたり、廃棄したり、別の方法によって再生される。リサイクルされなかった触媒を反応装置に補充するために、系外に取り出した分と同等の乾燥重量の新しい触媒あるいは別途再生処理された触媒を追加してもよい。スラリー化を行う攪拌槽は固体および液体に運動エネルギーを与えて混合する機能を有していればよく、完全混合状態にする必要はない。 When regeneration is performed by a solid-liquid separator, the catalyst and the reaction liquid taken out from the reactor are separated into solid-liquid, and the remaining mother liquor is preferably further removed by pressurizing and centrifuging the filtered wet catalyst, preferably by centrifugal force. A nitrile compound or water adjusted to a temperature of 20 to 200 ° C., which was later selected to be at least 1 times, preferably at least 10 times, more preferably at least 100 times the dry weight of the wet catalyst. By supplying the mixture of nitrile compounds intermittently or continuously to the wet catalyst, the mixture of the catalyst and the nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound can be brought into contact and regenerated. In solid-liquid separation, it is only necessary to have a function of separating according to the physical size of particles, such as a wire mesh, sintered metal, and filter cloth. Part or all of the regenerated wet catalyst is intermittently or continuously removed from the filter as a wet catalyst. Part or all of the regenerated wet catalyst is recycled directly to the reactor, discarded, or regenerated by another method. In order to replenish the reactor with the catalyst that has not been recycled, a new catalyst having a dry weight equivalent to the amount taken out of the system or a catalyst that has been separately regenerated may be added. The agitation tank for slurrying only needs to have a function of imparting kinetic energy to the solid and liquid and mixing them, and does not need to be in a completely mixed state.
固液分離機能を有する攪拌槽によって再生を行う場合には、反応器から取り出した触媒を20〜200℃に温度調節された攪拌槽に抜き出し、攪拌槽には断続的または連続的に湿潤触媒の乾燥重量に対して1倍以上、有利には10倍以上、さらに有利には100倍以上であるように選択されたニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給し、断続的または連続的に固液分離装置を経由して抜き出すことによって触媒とニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を接触させ、再生することができる。固液分離装置は攪拌槽の内部にあってもよいし、外部に設置して循環によってろ過してもよい。固液分離では金網、焼結金属、濾布のように、粒子の物理的な大きさによって分離する機能を有していればよい。攪拌槽には液体の量を計測ための計器、圧力を測定するための圧力計、ならびに温度を測定するための温度計を具備されていて、かつ温度調節を行うことを目的とした熱交換機能を有していることが望ましく、水蒸気、熱媒油、溶融塩、水などの熱媒体によって熱交換できる機能を具備されていればよく、ガス、液、固体にエネルギーを与えるための攪拌翼や反応器の内部あるいは外部にポンプを有していることが望ましい。攪拌槽内の固体と液体の存在比率は自由に変更できる機構を有していることが望ましく、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の使用量を削減する観点からは、固体に対する液体の存在比率は低い方が望ましい。再生した湿潤触媒は固液分離を行い、その一部または全部を湿潤触媒として断続的または連続的に取り出す。再生した湿潤触媒の一部または全部は直接反応器にリサイクルしたり、廃棄したり、別の方法によって再生される。リサイクルされなかった触媒の減少分を反応装置に補充するために、系外に取り出した分と同等の乾燥重量の新しい触媒あるいは別途再生処理された触媒を追加してもよい。 When regeneration is performed using a stirring tank having a solid-liquid separation function, the catalyst taken out from the reactor is withdrawn into a stirring tank whose temperature is adjusted to 20 to 200 ° C., and the wet catalyst is intermittently or continuously added to the stirring tank. A nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound selected to be at least 1 times, preferably at least 10 times, more preferably at least 100 times the dry weight, is supplied intermittently or continuously. The catalyst and the nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound can be brought into contact with each other and regenerated by being extracted through a liquid separator. The solid-liquid separator may be inside the stirring tank, or may be installed outside and filtered by circulation. In solid-liquid separation, it is only necessary to have a function of separating according to the physical size of particles, such as a wire mesh, sintered metal, and filter cloth. The agitation tank is equipped with an instrument for measuring the amount of liquid, a pressure gauge for measuring pressure, and a thermometer for measuring temperature, and a heat exchange function for the purpose of adjusting the temperature. It is desirable to have a function capable of exchanging heat with a heat medium such as water vapor, heat medium oil, molten salt, water, a stirring blade for giving energy to gas, liquid, or solid, It is desirable to have a pump inside or outside the reactor. It is desirable to have a mechanism in which the abundance ratio of the solid and the liquid in the agitation tank can be freely changed. From the viewpoint of reducing the amount of the nitrile compound or the mixture of water and the nitrile compound, the abundance ratio of the liquid to the solid Should be low. The regenerated wet catalyst is subjected to solid-liquid separation, and part or all of the wet catalyst is taken out intermittently or continuously as a wet catalyst. Part or all of the regenerated wet catalyst is recycled directly to the reactor, discarded, or regenerated by another method. In order to supplement the reactor with the reduced amount of the catalyst that has not been recycled, a new catalyst having a dry weight equivalent to the amount removed from the system or a catalyst that has been separately regenerated may be added.
湿潤触媒を反応器にリサイクルあるいは廃棄または別の方法による再生に供する場合、空気と触媒が接触した場合に、ニトリル蒸気によって引火する可能性があるため、乾燥を行って取り出すことが好ましい。乾燥は固液分離を加熱しながら減圧したり、加熱した窒素のごとき不活性ガスを供給することによって、固液分離器内に残留していた揮発成分の一部または全部を除去する。 When the wet catalyst is recycled or discarded into the reactor or subjected to regeneration by another method, it may be ignited by nitrile vapor when the air and the catalyst come into contact with each other. In drying, the solid-liquid separation is depressurized while being heated, or an inert gas such as heated nitrogen is supplied to remove part or all of the volatile components remaining in the solid-liquid separator.
温度を調整するための手段としては、多管式熱交換器、プレート型熱交換器、スパイラル型熱交換器などを用いて、水蒸気、熱媒油、溶融塩、水などの熱媒体によって温度調整することが好適である。温度を調整するために、あらかじめ温度を調整したニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物を供給してもよいし、固液分離器または攪拌槽内部で温度を調整してもよく、加熱または冷却できる機能を有していればよい。温度を調整する設備として、温調したニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の温度を測定できる計測機器を具し、測定温度が設定温度になるように熱媒体の流量、温度を調節できる設備を有することが望ましい。 As a means for adjusting the temperature, a multi-tube heat exchanger, a plate heat exchanger, a spiral heat exchanger, etc. are used, and the temperature is adjusted by a heat medium such as water vapor, heat transfer oil, molten salt, or water. It is preferable to do. In order to adjust the temperature, a temperature-adjusted nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound may be supplied, or the temperature may be adjusted inside a solid-liquid separator or a stirring tank, and heating or cooling can be performed. What is necessary is just to have a function. Equipment for adjusting the temperature is equipped with a measuring device that can measure the temperature of a temperature-controlled nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound, and equipment that can adjust the flow rate and temperature of the heat medium so that the measured temperature becomes the set temperature. It is desirable to have.
固液分離器または攪拌槽へのニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の供給口には、ニトリル化合物あるいは水とニトリル化合物の混合物の流量を測定するための流量計および流量を調整するための機構、好ましくはコントロールバルブならびに積算流量を計算できる計器が設置されていることが望ましい。
複数の反応器から構成される反応装置の場合には、一つ以上の反応器から同時に触媒を抜き出して、一つ以上の再生装置を用いて再生処理を行うことができる。
A flow meter for measuring the flow rate of a nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound at the supply port of the nitrile compound or a mixture of water and a nitrile compound to a solid-liquid separator or a stirring tank, and a mechanism for adjusting the flow rate Preferably, a control valve and a meter capable of calculating the integrated flow rate are installed.
In the case of a reaction apparatus composed of a plurality of reactors, the catalyst can be simultaneously extracted from one or more reactors and regenerated using one or more regeneration apparatuses.
実施例
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1
Ti-MWWは以下のように調製した。すなわち、室温、Air雰囲気下、オートクレーブにピペリジン257g、純水686gに、TBOT(テトラ−n−ブチルオルソチタネート)32g、ホウ酸162g、ヒュームドシリカ(cab-o-sil M7D)117gを撹拌しながら溶解させてゲルを調製し、1.5時間熟成させた後、密閉した。さらに撹拌しながら8時間かけて昇温した後、165℃で120時間保持することで、水熱合成を行い、懸濁溶液を得た。得られた懸濁溶液をろ過した後、ろ液がpH10付近になるまで水洗した。つぎにろ塊を50℃で乾燥し、未だ水を含んだ状態の白色粉末を得た。得られた粉末15gに2Nの硝酸750mLを加え、20時間リフラックスさせた。次いで、ろ過し、中性付近まで水洗し、50℃で十分乾燥して11gの白色粉末を得た。この白色粉末を銅K-アルファ放射線を使用したX線回折装置を用いてX線回折パターンを測定した結果、Ti-MWW前駆体であることが確認された。得られたTi-MWW前駆体を530℃で6時間焼成し、Ti-MWW触媒粉末を得た。得られた粉末がMWW構造を持つことは、X線回折パターンを測定することにより確認し、ICP発光分析によるチタン含量は1.57重量%であった。
Pd/活性炭(AC)触媒は、以下の方法により調製した。市販のAC(活性炭素,粉末、Lot:SDK3674、和光純薬工業株式会社製) 10 gをガラス製焼成管に充填し、水素ガスを100mL/分にて流通させた。1時間で300℃まで昇温し、さらに1時間300℃にて保持を行った。1時間後、室温まで放冷した後、水素活性化処理活性炭として取り出した。500 mLナスフラスコ中に、Pdテトラアンミンクロリド 0.30 mmolを含む水溶液300 mLを調整した。この水溶液に上記水素活性化した活性炭 3 gを加え、8時間攪拌した。攪拌終了後、ロータリーエバポレータを用いて水分を除去し、さらに80℃にて6時間真空乾燥を行った。得られた触媒前駆体粉末を窒素雰囲気下300℃で6時間焼成し、Pd/AC触媒を得た。
Example 1
Ti-MWW was prepared as follows. That is, piperidine 257g in autoclave, pure water 686g, TBOT (tetra-n-butyl orthotitanate) 32g, boric acid 162g, fumed silica (cab-o-sil M7D) 117g with stirring at room temperature and Air atmosphere A gel was prepared by dissolution, aged for 1.5 hours, and then sealed. The mixture was further heated for 8 hours while stirring, and then maintained at 165 ° C. for 120 hours to carry out hydrothermal synthesis to obtain a suspension. The obtained suspension solution was filtered, and then washed with water until the filtrate reached about pH 10. Next, the filter cake was dried at 50 ° C. to obtain a white powder still containing water. To 15 g of the obtained powder, 750 mL of 2N nitric acid was added and refluxed for 20 hours. Subsequently, it was filtered, washed with water to near neutral, and sufficiently dried at 50 ° C. to obtain 11 g of white powder. As a result of measuring the X-ray diffraction pattern of this white powder using an X-ray diffractometer using copper K-alpha radiation, it was confirmed to be a Ti-MWW precursor. The obtained Ti-MWW precursor was calcined at 530 ° C. for 6 hours to obtain a Ti-MWW catalyst powder. It was confirmed by measuring the X-ray diffraction pattern that the obtained powder had an MWW structure, and the titanium content by ICP emission analysis was 1.57% by weight.
A Pd / activated carbon (AC) catalyst was prepared by the following method. 10 g of commercially available AC (activated carbon, powder, Lot: SDK3674, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was filled in a glass firing tube, and hydrogen gas was circulated at 100 mL / min. The temperature was raised to 300 ° C. in 1 hour, and further maintained at 300 ° C. for 1 hour. After 1 hour, the mixture was allowed to cool to room temperature and then taken out as hydrogen activated activated carbon. In a 500 mL eggplant flask, 300 mL of an aqueous solution containing 0.30 mmol of Pd tetraammine chloride was prepared. To this aqueous solution, 3 g of the activated carbon activated with hydrogen was added and stirred for 8 hours. After the stirring was completed, water was removed using a rotary evaporator, and further vacuum drying was performed at 80 ° C. for 6 hours. The obtained catalyst precursor powder was calcined at 300 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a Pd / AC catalyst.
触媒能の低下したTi-MWW(以下、劣化Ti-MWWと記す)は、以下の方法にて調製した。室温、Air雰囲気下、オートクレーブに前記の方法で調製したTi-MWW 20g、プロピレンオキサイド71g、プロピレングリコール25g、水46g、アセトニトリル183gからなるゲルを攪拌しながら調製し、密閉した。さらに攪拌しながら30分間かけて昇温した後、60℃で6時間保持することで劣化処理を行い、懸濁溶液を得た。得られた懸濁溶液をろ過した後、20℃の水2L、20℃の水/アセトニトリル混合液(重量比1/4)2Lを用いて洗浄した。つぎにろ塊を150℃で真空乾燥し、22gの劣化Ti-MWW粉末を得た。ICP発光分析によるチタン含量は1.54重量%であった。 Ti-MWW with reduced catalytic ability (hereinafter referred to as deteriorated Ti-MWW) was prepared by the following method. A gel composed of 20 g of Ti-MWW, 71 g of propylene oxide, 25 g of propylene glycol, 46 g of water, and 183 g of acetonitrile prepared in the above-described method in an autoclave was prepared while stirring and sealed in an air atmosphere at room temperature. The mixture was further heated for 30 minutes with stirring, and then subjected to deterioration treatment by holding at 60 ° C. for 6 hours to obtain a suspension. The obtained suspension solution was filtered, and then washed with 2 L of 20 ° C. water and 2 L of a 20 ° C. water / acetonitrile mixture (weight ratio 1/4). Next, the filter cake was vacuum-dried at 150 ° C. to obtain 22 g of deteriorated Ti-MWW powder. The titanium content by ICP emission analysis was 1.54 wt%.
上記のとおり調製された劣化Ti-MWWは、以下の方法にて再生した。室温、エアー雰囲気下、ガラス製フラスコに劣化Ti-MWW 2.5g、水40g、アセトニトリル160gを加え、24時間リフラックス(油浴温度:100℃、溶液温度:77℃)させた。次いでろ過し、水2L、水/アセトニトリル混合液(重量比1/4)2Lを用いて洗浄した。さらに150℃真空にて十分乾燥して2.3gの粉末を得た。ICP発光分析によるチタン含量は1.56重量%であった。
このようにして再生したチタノシリケート触媒を仕込んだ容量0.5 Lのオートクレーブを反応器として用い、この中に、プロピレン/酸素/水素/窒素の体積比が4/1/8/87となる原料ガスを16 L/時間、水/アセトニトリル=20/80(重量比)の溶液を108 mL/時間の速度で供給し、反応器からフィルターを介して反応混合物を抜き出すことにより、温度60℃、圧力0.8MPa (ゲージ圧)、滞留時間90分の条件でプロピレンオキサイドを連続式反応で製造した。この間の反応器内の反応混合物中には、反応溶媒161 g、再生したTi-MWW 0.266 g、1重量%Pd/活性炭 0.03 gが含まれていた。反応開始から5時間後に抜き出した液相および気相をガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、単位Ti-MWW重量あたりのプロピレンオキサイド生成活性は17.4 mmol-PO/g-Ti-MWW・h、プロピレングリコール選択率(プロピレングリコール生成活性/(プロピレングリコール生成活性+プロピレンオキサイド生成活性)は1.9%であった。
The deteriorated Ti-MWW prepared as described above was regenerated by the following method. Under room temperature and air atmosphere, 2.5 g of deteriorated Ti-MWW, 40 g of water and 160 g of acetonitrile were added to a glass flask and refluxed (oil bath temperature: 100 ° C., solution temperature: 77 ° C.) for 24 hours. Subsequently, the mixture was filtered and washed with 2 L of water and 2 L of a water / acetonitrile mixture (weight ratio 1/4). Furthermore, it was sufficiently dried at 150 ° C. under vacuum to obtain 2.3 g of powder. The titanium content by ICP emission analysis was 1.56 wt%.
A 0.5 L autoclave charged with the titanosilicate catalyst regenerated in this way was used as a reactor, and the raw material gas in which the volume ratio of propylene / oxygen / hydrogen / nitrogen was 4/1/8/87. Was supplied at a rate of 108 mL / hour with a solution of 16 L / hour, water / acetonitrile = 20/80 (weight ratio), and the reaction mixture was withdrawn from the reactor through a filter. Propylene oxide was produced by continuous reaction under the conditions of MPa (gauge pressure) and residence time of 90 minutes. The reaction mixture in the reactor during this period contained 161 g of reaction solvent, 0.266 g of regenerated Ti-MWW, and 0.03 g of 1 wt% Pd / activated carbon. As a result of analyzing the liquid phase and gas phase extracted 5 hours after the start of the reaction using gas chromatography, the propylene oxide production activity per unit Ti-MWW weight was 17.4 mmol-PO / g-Ti-MWW · h, propylene The glycol selectivity (propylene glycol production activity / (propylene glycol production activity + propylene oxide production activity)) was 1.9%.
実施例2
実施例1の実験において、劣化触媒を、リフラックス温度にて水/アセトニトリル混合液に接触させて再生させる代わりに、溶液温度60℃にて水/アセトニトリル混合液に接触させて再生させる以外は、同様の実験操作を行った。反応開始から5時間後に抜き出した液相および気相をガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、単位Ti-MWW重量あたりのプロピレンオキサイド生成活性14.6 mmol-PO/g-Ti-MWW・h、プロピレングリコール選択率は2.0%であった。
Example 2
In the experiment of Example 1, the deteriorated catalyst was regenerated by contacting with a water / acetonitrile mixture at a solution temperature of 60 ° C. instead of regenerating by contacting with a water / acetonitrile mixture at the reflux temperature. The same experimental operation was performed. The liquid phase and gas phase extracted 5 hours after the start of the reaction were analyzed by gas chromatography. As a result, 14.6 mmol-PO / g-Ti-MWW · h, propylene glycol production activity per unit Ti-MWW weight, propylene glycol The selectivity was 2.0%.
参考例1
実施例1の実験において、再生したTi-MWWの代わりに、フレッシュなTi-MWWを用いた以外は、同様の実験操作を行った。反応開始から5時間後に抜き出した液相および気相をガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、単位Ti-MWW重量あたりのプロピレンオキサイド生成活性20.2 mmol-PO/g-Ti-MWW・h、プロピレングリコール選択率は3.8%であった。
Reference example 1
In the experiment of Example 1, the same experimental operation was performed except that fresh Ti-MWW was used instead of the regenerated Ti-MWW. The liquid phase and gas phase extracted 5 hours after the start of the reaction were analyzed by gas chromatography. As a result, the propylene oxide production activity per unit Ti-MWW weight was 20.2 mmol-PO / g-Ti-MWW · h, propylene glycol The selectivity was 3.8%.
参考例2
実施例1の実験において、再生したTi-MWWの代わりに、劣化Ti-MWWを用いた以外は、同様の実験操作を行った。反応開始から5時間後に抜き出した液相および気相をガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、単位Ti-MWW重量あたりのプロピレンオキサイド生成活性11.1 mmol-PO/g-Ti-MWW・h、プロピレングリコール選択率は1.7%であった。
Reference example 2
In the experiment of Example 1, the same experimental operation was performed except that deteriorated Ti-MWW was used instead of the regenerated Ti-MWW. As a result of analyzing the liquid phase and gas phase extracted 5 hours after the start of the reaction using gas chromatography, the propylene oxide formation activity per unit Ti-MWW weight was 11.1 mmol-PO / g-Ti-MWW · h, propylene glycol The selectivity was 1.7%.
比較例1
実施例1の実験において、劣化触媒を、リフラックス温度にて水/アセトニトリル混合液に接触させて再生させる代わりに、350℃にて6時間窒素ガスで処理再生させる以外は、同様の実験操作を行った。反応開始から5時間後に抜き出した液相および気相をガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、単位Ti-MWW重量あたりのプロピレンオキサイド生成活性17.9 mmol-PO/g-Ti-MWW・h、プロピレングリコール選択率は2.5%であった。
Comparative Example 1
In the experiment of Example 1, the same experimental operation was carried out except that the deteriorated catalyst was treated and regenerated with nitrogen gas at 350 ° C. for 6 hours instead of being regenerated by contacting with a water / acetonitrile mixture at the reflux temperature. went. The liquid phase and gas phase extracted 5 hours after the start of the reaction were analyzed by gas chromatography. As a result, 17.9 mmol-PO / g-Ti-MWW · h, propylene glycol production activity per unit Ti-MWW weight, propylene glycol The selectivity was 2.5%.
比較例2
実施例1の実験において、劣化触媒を、リフラックス温度にて水/アセトニトリル混合液に接触させて再生させる代わりに、530℃にて6時間窒素ガスで処理再生させる以外は、同様の実験操作を行った。反応開始から5時間後に抜き出した液相および気相をガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、単位Ti-MWW重量あたりのプロピレンオキサイド生成活性19.3 mmol-PO/g-Ti-MWW・h、プロピレングリコール選択率は2.7%であった。
Comparative Example 2
In the experiment of Example 1, the same experimental operation was conducted except that the deteriorated catalyst was treated and regenerated with nitrogen gas at 530 ° C. for 6 hours instead of regenerating by contacting with a water / acetonitrile mixture at the reflux temperature. went. The liquid phase and gas phase extracted 5 hours after the start of the reaction were analyzed by gas chromatography. As a result, propylene oxide formation activity per unit Ti-MWW weight was 19.3 mmol-PO / g-Ti-MWW · h, propylene glycol The selectivity was 2.7%.
実施例3
Ti-MWW前駆体は以下のように調製した。すなわち、室温、Air雰囲気下、オートクレーブにピペリジン899g、純水2402g、TBOT(テトラ−n−ブチルオルソチタネート)112g、ホウ酸565g、ヒュームドシリカ(cab-o-sil M7D)410gを撹拌しながら溶解させてゲルを調製し、1.5時間熟成させた後、密閉した。さらに撹拌しながら8時間かけて昇温した後、160℃で120時間保持することで、水熱合成を行い、懸濁溶液を得た。得られた懸濁溶液をろ過した後、ろ液がpH10.7になるまで水洗した。次にろ塊を50℃で重量減少が見られなくなるまで乾燥し、515gの固体を得た。得られた固体 75gに2Mの硝酸3750mLを加え、20時間リフラックスさせた。次いで、ろ過し、中性付近まで水洗し、150℃で重量減少が見られなくなるまで真空乾燥して61gの白色粉末を得た。この白色粉末のX線回折パターン、紫外可視吸収スペクトルを測定した結果、Ti-MWW前駆体であることを確認した。得られた白色粉末 60gを530℃で6時間焼成し、54gの粉末(Ti-MWW)を得た。得られた粉末がTi-MWWであることはX線回折パターン、紫外可視吸収スペクトルを測定することにより確認した。さらに、上記と同様の操作を2回実施し、合わせて162gのTi-MWWを得た。
室温、Air雰囲気下、オートクレーブにピペリジン300g、純水600g、上記の通り得られたTi-MWW 110gを撹拌しながら溶解させてゲルを調製し、1.5時間熟成させた後、密閉した。さらに撹拌しながら4時間かけて昇温した後、160℃で24時間保持することで、水熱処理を行い、懸濁溶液を得た。得られた懸濁溶液をろ過した後、ろ液がpH9付近になるまで水洗した。次にろ塊を真空中150℃で重量減少が見られなくなるまで乾燥し、114gの白色粉末を得た。この白色粉末のX線回折パターンを測定した結果、MWW前駆体構造を有することを確認し、紫外可視吸収スペクトル測定結果からチタノシリケートであることが分かった。また、ICP発光分析からTi含量が1.66質量%であった。
Pd/活性炭(AC)触媒は、以下の方法により調製した。予め2Lの水にて洗浄した活性炭(和光純薬製)3 gと水300mLとを 1Lナスフラスコ中に加え空気下、室温にて撹拌した。この懸濁液に、Pdコロイド(日揮触媒化成製) 0.30 mmolを含む水溶液100 mLを空気下、室温にてゆっくり滴下した。滴下終了後、さらに懸濁液を空気下、室温にて8時間撹拌した。攪拌終了後、ロータリーエバポレータを用いて水分を除去し、80℃にて6時間真空乾燥、さらに窒素雰囲気下300℃で6時間焼成し、Pd/AC触媒を得た。
Example 3
The Ti-MWW precursor was prepared as follows. That is, 899 g of piperidine, 2402 g of pure water, 112 g of TBOT (tetra-n-butyl orthotitanate), 565 g of boric acid, and 410 g of fumed silica (cab-o-sil M7D) were dissolved in an autoclave in an air atmosphere at room temperature. A gel was prepared by aging for 1.5 hours and then sealed. The mixture was further heated for 8 hours with stirring, and then maintained at 160 ° C. for 120 hours to carry out hydrothermal synthesis to obtain a suspension. The obtained suspension solution was filtered and washed with water until the filtrate reached pH 10.7. The filter cake was then dried at 50 ° C. until no weight loss was observed, yielding 515 g of solid. To 75 g of the obtained solid, 3750 mL of 2M nitric acid was added and refluxed for 20 hours. Next, it was filtered, washed with water to near neutral, and vacuum dried at 150 ° C. until no weight loss was observed to obtain 61 g of white powder. As a result of measuring the X-ray diffraction pattern and ultraviolet-visible absorption spectrum of this white powder, it was confirmed to be a Ti-MWW precursor. 60 g of the obtained white powder was calcined at 530 ° C. for 6 hours to obtain 54 g of powder (Ti-MWW). It was confirmed by measuring an X-ray diffraction pattern and an ultraviolet-visible absorption spectrum that the obtained powder was Ti-MWW. Furthermore, the same operation as described above was performed twice, and a total of 162 g of Ti-MWW was obtained.
A gel was prepared by dissolving 300 g of piperidine, 600 g of pure water, and 110 g of Ti-MWW obtained as described above in an autoclave under stirring at room temperature and in an Air atmosphere. The gel was prepared by aging for 1.5 hours and then sealed. The mixture was further heated with stirring for 4 hours and then kept at 160 ° C. for 24 hours to perform hydrothermal treatment to obtain a suspension. The obtained suspension solution was filtered, and then washed with water until the filtrate reached pH9. The filter cake was then dried in vacuum at 150 ° C. until no weight loss was observed, yielding 114 g of white powder. As a result of measuring the X-ray diffraction pattern of this white powder, it was confirmed that it had an MWW precursor structure, and the UV-visible absorption spectrum measurement result revealed that it was titanosilicate. From the ICP emission analysis, the Ti content was 1.66% by mass.
A Pd / activated carbon (AC) catalyst was prepared by the following method. 3 g of activated carbon (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) previously washed with 2 L of water and 300 mL of water were added to a 1 L eggplant flask and stirred at room temperature under air. To this suspension, 100 mL of an aqueous solution containing 0.30 mmol of Pd colloid (manufactured by JGC Catalysts & Chemicals) was slowly added dropwise at room temperature under air. After completion of the dropwise addition, the suspension was further stirred at room temperature for 8 hours under air. After the stirring was completed, water was removed using a rotary evaporator, vacuum dried at 80 ° C. for 6 hours, and further calcined at 300 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a Pd / AC catalyst.
劣化Ti-MWW前駆体とPd/ACの混合物は、以下の方法にて調製した。室温、Air雰囲気下、オートクレーブに前記の方法で調製したTi-MWW前駆体 4g、Pd/AC 0.3g、プロピレンオキサイド71g、プロピレングリコール25g、水46g、アセトニトリル183gからなるゲルを攪拌しながら調製し、密閉した。さらに攪拌しながら1時間かけて昇温した後、90℃で6時間保持することで劣化処理を行い、懸濁溶液を得た。得られた懸濁溶液をろ過した後、20℃の水2Lを用いて洗浄した。つぎにろ塊を150℃で真空乾燥し、劣化したTi-MWW前駆体とPd/ACの混合物の粉末 3.7gを得た。 A mixture of the deteriorated Ti-MWW precursor and Pd / AC was prepared by the following method. Prepared by stirring a gel consisting of Ti-MWW precursor 4g, Pd / AC 0.3g, propylene oxide 71g, propylene glycol 25g, water 46g, acetonitrile 183g prepared in the above method in an autoclave at room temperature and Air atmosphere, Sealed. The mixture was further heated with stirring for 1 hour, and then maintained at 90 ° C. for 6 hours for deterioration treatment to obtain a suspension. The obtained suspension solution was filtered and washed with 2 L of water at 20 ° C. Next, the filter cake was vacuum-dried at 150 ° C. to obtain 3.7 g of a mixture of a deteriorated Ti-MWW precursor and Pd / AC.
上記のとおり調製された劣化したTi-MWW前駆体とPd/ACの混合物は、以下の方法にて再生した。室温、エアー雰囲気下、ガラス製フラスコに劣化したTi-MWW前駆体とPd/ACの混合物 1.2g、水17g、アセトニトリル69gを加え、1時間リフラックス(油浴温度:100℃、溶液温度:77℃)させた。次いでろ過し、水2Lを用いて洗浄した。さらに150℃真空にて十分乾燥して1.1gの粉末を得た。
このようにして再生したTi-MWW前駆体とPd/ACの混合物 0.43gを仕込んだ容量0.5 Lのオートクレーブを反応器として用い、この中に、プロピレン/酸素/水素/窒素の体積比が6.5/4.5/11/78となる原料ガスを21.3 NL/hr、アントラキノン0.7mmol/kgを含有する水/アセトニトリル=20/80(重量比)の溶液を108mL/時間の速度で供給し、反応器からフィルターを介して反応混合物を抜き出すことにより、温度60℃、圧力0.8MPa (ゲージ圧)、滞留時間90分の条件でプロピレンオキサイドを連続式反応で製造した。反応開始から5時間後に抜き出した液相および気相をガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、単位Ti-MWW重量あたりのプロピレンオキサイド生成活性は14.5mmol-PO/g-Ti-MWW前駆体・h、プロピレングリコール選択率(プロピレングリコール生成活性/(プロピレングリコール生成活性+プロピレンオキサイド生成活性)は1.4%であった。
The deteriorated Ti-MWW precursor and Pd / AC mixture prepared as described above was regenerated by the following method. At room temperature under an air atmosphere, add 1.2 g of a deteriorated Ti-MWW precursor and Pd / AC mixture to a glass flask, 17 g of water, and 69 g of acetonitrile, and reflux for 1 hour (oil bath temperature: 100 ° C, solution temperature: 77 ° C). It was then filtered and washed with 2 L of water. Further, it was sufficiently dried at 150 ° C. under vacuum to obtain 1.1 g of powder.
A 0.5 L autoclave charged with 0.43 g of the Ti-MWW precursor and Pd / AC mixture regenerated in this way was used as a reactor, and the volume ratio of propylene / oxygen / hydrogen / nitrogen was 6.5 / Supply a solution of water / acetonitrile = 20/80 (weight ratio) containing 21.3 NL / hr and anthraquinone 0.7 mmol / kg at a rate of 108 mL / hour, and filter from the reactor. The propylene oxide was produced by continuous reaction under the conditions of a temperature of 60 ° C., a pressure of 0.8 MPa (gauge pressure), and a residence time of 90 minutes. As a result of analyzing the liquid phase and gas phase extracted 5 hours after the start of the reaction using gas chromatography, the propylene oxide production activity per unit Ti-MWW weight was 14.5 mmol-PO / g-Ti-MWW precursor · h The propylene glycol selectivity (propylene glycol production activity / (propylene glycol production activity + propylene oxide production activity)) was 1.4%.
参考例3
実施例3の実験において、再生したTi-MWW前駆体とPd/ACの混合物 0.43gの代わりに、フレッシュなTi-MWW前駆体 0.4g、フレッシュなPd/AC 0.03gを用いた以外は、同様の実験操作を行った。反応開始から5時間後に抜き出した液相および気相をガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、単位Ti-MWW重量あたりのプロピレンオキサイド生成活性13.0mmol-PO/g-Ti-MWW前駆体・h、プロピレングリコール選択率は2.6%であった。
Reference example 3
In the experiment of Example 3, the same procedure was performed except that 0.4 g of fresh Ti-MWW precursor and 0.03 g of fresh Pd / AC were used instead of 0.43 g of the recycled Ti-MWW precursor and Pd / AC. The experimental operation was performed. As a result of analyzing the liquid phase and gas phase extracted 5 hours after the start of the reaction using gas chromatography, the propylene oxide production activity per unit Ti-MWW weight was 13.0 mmol-PO / g-Ti-MWW precursor · h, Propylene glycol selectivity was 2.6%.
参考例4
実施例3の実験において、再生したTi-MWW前駆体とPd/ACの混合物の代わりに、劣化したTi-MWW前駆体とPd/ACの混合物を用いた以外は、同様の実験操作を行った。反応開始から5時間後に抜き出した液相および気相をガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、単位Ti-MWW前駆体重量あたりのプロピレンオキサイド生成活性10.8mmol-PO/g-Ti-MWW・h、プロピレングリコール選択率は1.5%であった。
Reference example 4
In the experiment of Example 3, a similar experimental operation was performed except that a deteriorated Ti-MWW precursor and Pd / AC mixture was used instead of the regenerated Ti-MWW precursor and Pd / AC mixture. . As a result of analyzing the liquid phase and gas phase extracted 5 hours after the start of the reaction using gas chromatography, the propylene oxide production activity per unit Ti-MWW precursor weight was 10.8 mmol-PO / g-Ti-MWW · h, Propylene glycol selectivity was 1.5%.
本発明の方法は、プロピレンオキサイドの製造において触媒の再生に利用することできる。 The method of the present invention can be used for catalyst regeneration in the production of propylene oxide.
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